Remoção de azul de metileno de solução aquosa através de fotocatálise na presença de nanopartículas de TiO2 sob luz solar natural

Autores

DOI:

https://doi.org/10.33448/rsd-v11i6.28881

Palavras-chave:

Fotocatálise; Luz solar; TiO2; Tratamento de efluente; Educação Ambiental.

Resumo

O presente trabalho buscou avaliar o uso da luz solar natural na remoção do corante azul de metileno de soluções aquosas através de fotocatálise heterogênea, usando nanopartículas de TiO2 (Degussa P25) como catalisador, já que este se trata de um corante muito empregado industrialmente. No estudo foi verificada a influência da concentração de catalisador (0; 0,25; 0,5 e 0,75 g/L) e do pH (3, 5 e 8) da solução sobre a eficiência de remoção do corante após exposição solar por período de 2 horas sob agitação magnética. Para isso, utilizou-se leitura da absorbância em espectrofotômetro UV-vis, em intervalos de tempo pré-estabelecidos. Pôde-se constatar alta eficiência de remoção do corante, chegando a valores superiores a 90% em todas as condições ensaiadas (exceto na ausência de catalisador e de agitação magnética). Além disso, foi possível observar que tanto a concentração do catalisador como o pH da solução exerceram influência sobre a eficiência de remoção do corante, onde, para as concentrações analisadas, foi evidenciado que um aumento na concentração de 0,25 para 0,75 g/L resultou em aumento na de remoção de 91,5% para 99,5% após 2 horas de exposição solar. Foi observado, também, que a redução do pH de 8 para 3, resultou em aumento na taxa de remoção de corante, onde com pH 3 e 30 min de exposição atingiu-se mais e 90% de remoção. A partir dos resultados constata-se que a fotocatálise usando luz solar é uma alternativa econômica e sustentável para a redução da poluição ambiental causada por este corante.

Referências

Abdellah, M. H., Nosier, S. A., El-Shazly, A. H. E., Mubarak, A. A. (2018). Photocatalytic decolorization of methylene blue using TiO2/UV system enhanced by air sparging. Alexandria Engineering Journal, 57, 3727–3735.

Alkaim, A. F., Aljeboree, A. M., Alrazaq, N. A., Baqir, S. J., Hussein, F. H. & Lilo, A. J. (2014). Effect of pH on Adsorption and Photocatalytic Degradation Efficiency of Different Catalysts on Removal of Methylene Blue. Asian Journal of Chemistry, 26(24), 8445-8448.

Al-Shamali, S. S. (2013). Photocatalytic Degradation of Methylene Blue in the Presence of TiO2 Catalyst Assisted Solar Radiation. Australian Journal of Basic and Applied Sciences, 7(4), 172-176.

Bharati, B., Sonkar, A. K., Singh, N., Dash, D. E., Rath, C. (2017). Enhanced photocatalytic degradation of dyes under sunlight using biocompatible TiO2 nanoparticles. Materials Research Express, 4. doi.org/10.1088/2053-1591/aa6a36

Borges, M. E., Sierra, M., Cuevas, E., García, R. D. E Esparza, P. (2016). Photocatalysis with solar energy: Sunlight-responsive photocatalyst based on TiO2 loaded on a natural material for wastewater treatment. Solar Energy, 135, 527–535, Jun. 2016.

Brahmia, O. (2016). Photocatalytic Degradation of a Textile Dye under UV and Solar Light Irradiation Using TiO2 and ZnO nanoparticles. Journal of Advances in Chemical Engg., & Biological Sciences (IJACEBS), 3(2), 225-227. doi.org/10.15242/IJACEBS.U1016204

Chong, M. N., Jin, B., Chow, C. W. K. & Saint, C. (2010). Recent developments in photocatalytic water treatment technology: A review. water research, 44, 2997-3027.

Chowdhury, P., Moreira, J., Gomaa, H. & Ray, A. K. (2012). Visible-Solar-Light-Driven Photocatalytic Degradation of Phenol with Dye-Sensitized TiO2: Parametric and Kinetic Study. Industrial & Engineering Chemistry Research, 51, 4523-4532, Mar. 2012.

Higashimoto, S. (2019). Titanium-Dioxide-Based Visible-Light-Sensitive Photocatalysis: Mechanistic Insight and Applications. Catalysts, 9, 201.

Hou, C., Hu, B. & Zhu, J. (2018). Photocatalytic Degradation of Methylene Blue over TiO2 Pretreated with Varying Concentrations of NaOH. Catalysts, 8, 575-588. doi:10.3390/catal8120575.

Jawad, A. H., Abdulhameed, A. S. & Mastuli, M. S. (2020). Acid-factionalized biomass material for methylene blue dye removal: a comprehensive adsorption and mechanism study. Journal of Taibah University for Science, 14(1), 305-313, DOI: 10.1080/16583655.2020.1736767

Koche, J. C. (2011). Fundamentos de metodologia científica: teoria da ciência e iniciação à pesquisa. Petrópolis, RJ : Vozes.

Kusumawardani, C., Sugiyarto, K. H. & Prodjosantoso, A. K. (2021). The Influence of pH on the Nitrogen-doped TiO2 Structure and Its Photocatalytic Activity on Methylene Blue Degradation. Molekul, 16(3), 269 – 279.

Lima da Silva, R. C., Alves Jr, C., Mallak, R. S. C. & Vitoriano, J. O. (2017). Fotocatálise Heterogênea com Luz UV para Tratamento de Água, In: Arminda Saconi Messias; Lilian Costa. (Org.), Rios urbanos limpos: possibilidades e desafios, (pp.914-923), Recife: FASA.

López, R. & Gómez, R. (2012) Band-gap energy estimation from diffuse reflectance measurements on sol-gel and commercial TiO2: A comparative study. Journal of Sol-Gel Science and Technology, 61, 1–7.

Melo, M. M. M. et al. (2016). Aplicação da fotocatálise solar heterogênea em efluente oriundo de indústrias têxteis. In Anais do Congresso Brasileiro de Gestão Ambiental. Campina Grande, PB.

Oliveira, M. M. F. (2013). Radiação ultravioleta/ índice ultravioleta e câncer de pele no brasil: condições ambientais e vulnerabilidades sociais. Revista Brasileira de Climatologia, 13, 60-73.

Reyes-Coronado, D., Rodríguez-Gattorno, G., Espinosa-Pesqueira, M. E., Cab, C., De Coss, R. & Oskam, G. (2008). Phase-pure TiO2 nanoparticles: anatase, brookite and rutile. Nanotechnology, 19, 1-10, doi: 10.1088/0957-4484/19/14/145605.

Sangareswari, M. & Sundaram, M. M. A. (2015). Comparative Study on Photocatalytic Efficiency of TiO2 and BiVO4 Nanomaterial for Degradation of Methylene Blue Dye under Sunlight Irradiation. Journal of Advanced Chemical Sciences, 1(2), 75–77.

Shathy, R.A., Fahim, S.A., Sarker, M., Quddus, M.S., Moniruzzaman, M., Masum, S.M. & Molla, M.A.I. (2022). Natural Sunlight Driven Photocatalytic Removal of Toxic Textile Dyes in Water Using B-Doped ZnO/TiO2 Nanocomposites. Catalysts, 12, 308. https:// doi.org/10.3390/catal12030308.

Silva, E. L., Rocha, E. M. R., Silva, E. S., Porto, C. A. & Medeiros, M. M. (2016). Aplicação do processo de fotocátalise solar homogênea (UV/H2O2) na degradação do corante azul de metileno. In Anais do Congresso Brasileiro de Gestão Ambiental. Campina Grande, PB.

Slav, A. (2011). Optical characterization of TiO2-Ge nanocomposite films obtained by reactive magnetron sputtering. Journal of Nanomaterials and Biostructures, 6, 915–920.

Teixeira, C. P. A. B. & Jardim, W. F. (2004). Processos oxidativos avançados: conceitos teóricos. Caderno temático, 3.

Yao, J. & Wang, C. (2010) Decolorization of Methylene Blue with TiO2 Sol via UV Irradiation Photocatalytic Degradation. International Journal of Photoenergy, 2010, 1-6, doi:10.1155/2010/643182.

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Publicado

07/05/2022

Como Citar

SILVA, R. C. L. da . Remoção de azul de metileno de solução aquosa através de fotocatálise na presença de nanopartículas de TiO2 sob luz solar natural . Research, Society and Development, [S. l.], v. 11, n. 6, p. e50311628881, 2022. DOI: 10.33448/rsd-v11i6.28881. Disponível em: https://rsdjournal.org/index.php/rsd/article/view/28881. Acesso em: 23 dez. 2024.

Edição

Seção

Engenharias